一種處理染料廢水的生物吸附劑、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于染料廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種處理染料廢水的生物吸附劑、制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著紡織、制革、塑料、造紙等行業(yè)的快速發(fā)展，染料的需求量日益增多，隨之產(chǎn)生的染料廢水對環(huán)境的危害也日益嚴(yán)重，染料廢水引起的環(huán)境污染問題日益威脅著人們的生命健康和生活安全。
[0003]染料廢水成分復(fù)雜，往往含多種有機(jī)染料及其中間體，色度深、毒性大、可生化性差、PH值波動大、組分變化大、濃度高，所以一直是工業(yè)廢水處理的難題，一些染料廢水還具有“致突變、致畸和致癌”作用。染料廢水常用的處理方法有吸附法、混凝法、氧化法、生物處理法、膜分離法等，但是混凝法、氧化法、生物處理法、膜分離法處理染料廢水的效率較低、處理成本較高，且易造成更難處理的二次污染。吸附法適用于對難生物降解的染料廢水的脫色處理，但是傳統(tǒng)的吸附方法存在成本高、操作復(fù)雜、投資大的缺點。
[0004]近年來，利用天然物質(zhì)和農(nóng)林廢棄物作為吸附劑處理染料廢水引起了人們的重視。生物質(zhì)類材料是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及加工企業(yè)的副產(chǎn)物和余物，如核桃殼、蔗渣、香蕉皮、花生殼、茶葉廢渣、甘蔗渣、杏仁殼、果渣、谷殼、大豆皮、玉米芯和秸桿等，此類材料表面粗糙、內(nèi)部多孔，常常含有利于吸附的羥基、羧基、氨基等官能團(tuán)，可以在一定程度上吸附處理染料廢水。生物質(zhì)材料的天然性質(zhì)使得生物吸附劑具有價格低、產(chǎn)量大、可再生、再生周期短、可生物降解、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點，同時生物廢料的再利用是變廢為寶，它不僅可以解決環(huán)境污染的問題，還可以提高自身的價值，達(dá)到“以廢治廢”的目的。
[0005]我國是食用菌種植大國，每年在收獲或食用過程中會產(chǎn)生大量的食用菌廢棄物，若不及時妥善處理，這些廢棄物不僅影響食用菌的生長，又污染環(huán)境。竹筍是一種資源豐富、產(chǎn)量較高的可食用植物，近年來林地竹筍種植不斷推廣應(yīng)用，每年產(chǎn)竹筍500萬~600萬噸，除40%鮮銷外，其余均用于罐頭筍和筍干的加工，在加工過程中，由于筍頭和筍殼等粗糙纖維成分含量高被棄去不用，會產(chǎn)生大量的加工廢棄物。我國東部、南部盛產(chǎn)柚子，大量柚子皮被丟棄，嚴(yán)重污染環(huán)境。由于柚子皮及白色絮狀內(nèi)層含豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠和多糖等物質(zhì)，常用來提取果膠，提取后會產(chǎn)生大量廢棄物。我國是茶葉原產(chǎn)地和第一生產(chǎn)、消費大國，有上千年的飲茶歷史，加工過程會產(chǎn)生大量茶葉廢棄物，飲用過程中也會產(chǎn)生大量茶渣。如果這些副產(chǎn)物處理的不好，會造成資源浪費和環(huán)境污染，對人們的生產(chǎn)、生活和健康產(chǎn)生不利影響，并且造成生物質(zhì)資源的浪費。所以，對加工廢棄物的資源化利用的研究顯得非常重要，利用生物質(zhì)材料作為吸附劑處理染料廢水具有重大的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種效果好、成本低廉、安全的處理染料廢水的生物吸附劑、制備方法及其應(yīng)用。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種處理染料廢水的生物吸附劑，包含的原料及其含量為:食用菌廢棄物35~40重量份，竹筍廢棄物22~30重量份，柚子皮20~25重量份，茶葉渣5~12重量份。
[0008]本發(fā)明還提供了上述處理染料廢水的生物吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
1)將35~40重量份的食用菌廢棄物、22~30重量份的竹筍廢棄物、20~25重量份的柚子皮、5~12重量份的茶葉渣用蒸餾水清洗干凈，然后干燥、粉碎，過20~40目篩，得到生物質(zhì)材料粗粉；
2)在步驟I)得到的生物質(zhì)材料粗粉中加入濃度為0.5?5mol/L的堿溶液，攪拌36~48h，過濾得到活化產(chǎn)物；
3)將步驟2)得到的活化產(chǎn)物用蒸餾水洗至中性，干燥，加入濃度為0.5-0.8mol/L的檸檬酸溶液，浸泡12~18h，然后在70~75°C下攪拌3~5h，過濾得到改性產(chǎn)物；
4)將步驟3)得到的改性產(chǎn)物用蒸餾水洗至中性，干燥，然后加入體積分?jǐn)?shù)為35~40%的醇溶液，浸泡24~48h，超聲波輔助處理，過濾得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到的產(chǎn)物用蒸餾水清洗至中性，干燥、粉碎即得處理染料廢水的生物吸附劑。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟2)中堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀，所述生物質(zhì)材料粗粉與堿溶液的質(zhì)量體積比為10~50g/L。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟3)中活化產(chǎn)物與檸檬酸溶液的質(zhì)量體積比為15~20g/L。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟4)中醇溶液為甲醇、乙醇、正丙醇或異丙醇中的任意一種，所述改性產(chǎn)物與醇溶液的質(zhì)量體積比為5~30g/L。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟4)中超聲波輔助處理工藝條件為:超聲頻率20~30kHz，功率300~500W，時間 30~50min，重復(fù) 3 次，每次間隔 10~15min。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟5)中粉碎是經(jīng)超微粉碎機(jī)粉碎，粉碎后生物吸附劑的粒徑為10?75 μ mD
[0014]本發(fā)明還提供了上述處理染料廢水的生物吸附劑的應(yīng)用，包括以下步驟:配制濃度為0.05~lg/L的染料水溶液，加入所述生物吸附劑，然后進(jìn)行振蕩反應(yīng)，過濾分離，完成對染料水溶液的吸附去除。
[0015]優(yōu)選的，所述生物吸附劑加入量與染料溶液的質(zhì)量體積比為5~15g/L。
[0016]優(yōu)選的，所述振蕩反應(yīng)的條件為:振蕩反應(yīng)pH為2~10，振蕩反應(yīng)溫度為20~50°C，振蕩反應(yīng)時間為4~6h，振蕩反應(yīng)轉(zhuǎn)速為150~170rpm。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、生物吸附法是一種新型的綠色水處理方法，吸附劑較細(xì)菌類和藻類吸附劑而言，吸附粒徑大，便于相分離操作，其分布廣泛，來源穩(wěn)定，且量大，安全無毒，原材料廉價，易得，可以大大降低廢水處理的成本。
[0018]2、本發(fā)明的生物吸附劑主要原料為食用菌廢棄物、竹筍廢棄物、柚子皮和茶葉渣，其原料來源廣、制備工藝簡單、成本低廉，適于連續(xù)大規(guī)模的批量生產(chǎn)。
[0019]3、本發(fā)明采用超聲波輔助處理，超聲波可以增大物質(zhì)分子運動頻率和速度，改性產(chǎn)物中的一些易溶解出來的成分溶解速度更快，溶解更加完全，有效縮短溶解時間，增強溶解效果。
[0020]4、本發(fā)明采用超微粉碎技術(shù)，粉碎后生物吸附劑粒徑小，比表面積大，與染料廢水接觸面積比較大，反應(yīng)的位點多，具有優(yōu)良的吸附效果。
[0021]5、本發(fā)明制備得到的處理染料廢水的生物吸附劑具有吸附量大、染料去除率高等特點，且不產(chǎn)生二次污染物，是一種天然環(huán)保的生物吸附劑。本發(fā)明處理染料廢水的方法操作工藝簡單、處理效率高，不僅解決了環(huán)境污染的問題，還實現(xiàn)了廢物資源化，達(dá)到了 “以廢治廢”的目的。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。
[0023]—種處理染料廢水的生物吸附劑，包含的原料及其含量為:食用菌廢棄物35~40重量份，竹筍廢棄物22~30重量份，柚子皮20~25重量份，茶葉渣5~12重量份。
[0024]所述食用菌廢棄物包括香菇、平菇、杏鮑菇、茶樹菇、草菇、金針菇的根或棒，提取活性成分之后的香菇、平菇、杏鮑菇、茶樹菇、草菇和加工過程中產(chǎn)生的香菇、平菇、杏鮑菇、茶樹菇、草菇、金針菇的廢棄物；食用菌是大型白腐菌類真菌，有較高的產(chǎn)漆酶能力，食用菌廢棄物中不僅有大量的菌絲體還具有較高的漆酶活性，食用菌酶解作用的生物轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生了多種糖類、有機(jī)酸類和生物活性物質(zhì)，這些物質(zhì)具有吸附多種染料的能力。所述竹筍廢棄物包括